[發明專利]硅基負極材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110503360.3
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN115332488A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 李碩;孫偉航;張惠
• 申請（專利權）人: 恒大新能源技術（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 方良

1.一種硅基負極材料，包括核體、包覆于所述核體的殼層，其特征在于：所述核體包括硅基材料顆粒，所述殼層包括第一碳包覆層，且在所述第一碳包覆層中分布有復合硅顆粒；所述復合硅顆粒包括硅單質顆粒和包覆在所述硅單質顆粒表面的第二碳包覆層。

2.根據權利要求1所述的硅基負極材料，其特征在于：所述復合硅顆粒在所述硅基負極材料中的質量百分含量為0.1％-10％；和/或

所述復合硅顆粒的D50≤100nm；和/或

所述硅單質顆粒的粒徑D50為5-80nm；和/或

所述第二碳包覆層的厚度為1-20nm。

3.根據權利要求1所述的硅基負極材料，其特征在于：在所述第一碳包覆層中還摻雜有導電劑；和/或

在所述核體和所述殼層的至少一種結構中還摻雜有鋰。

4.根據權利要求3所述的硅基負極材料，其特征在于：所述導電劑在所述硅基負極材料中的質量含量為0.01％-1％；和/或

所述導電劑包括碳納米管、石墨烯中的至少一種。

5.根據權利要求3所述的硅基負極材料，其特征在于：所述鋰在所述硅基負極材料中的質量百分含量為1％-20％。

6.根據權利要求1-5任一項所述的硅基負極材料，其特征在于：所述硅基負極材料的D90≤25μm；

所述核體的粒徑為微米范圍；

所述殼層的厚度為20-500nm；

所述硅基材料顆粒為氧化亞硅。

7.一種硅基負極材料的制備方法，包括如下步驟：

將包括硅基材料顆粒、復合硅顆粒、第一碳源進行混合處理，使得所述復合硅顆粒、第一碳源包覆在所述硅基材料顆粒表面，形成硅基負極材料的前驅體顆粒；

將所述前驅體顆粒進行第一次碳化處理；

其中，所述復合硅顆粒包括硅單質顆粒和包覆在所述硅單質顆粒表面的第二碳包覆層。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：

所述硅基材料顆粒、復合硅顆粒、第一碳源是按照質量比為100：(0.1-10)：(5-20)的比例進行混合處理；

或/和

所述復合硅顆粒按照包括如下的方法制備：

將硅單質顆粒原料與第二碳源進行混合處理，并使得所述第二碳源包覆所述硅單質顆粒，再進行第二次碳化處理，獲得所述復合硅顆粒；

或/和

所述將包括硅基材料顆粒、復合硅顆粒、第一碳源進行混合處理包括如下步驟：

將包括硅基材料顆粒、復合硅顆粒、第一碳源于溶劑中混合處理，形成混合分散液；在將所述混合分散液進行噴霧干燥處理；

或/和

在將包括硅基材料顆粒、復合硅顆粒、第一碳源進行混合處理的步驟中，還加入有導電劑與所述硅基材料顆粒、復合硅顆粒、第一碳源進行所述混合處理；

或/和

在將所述前驅體顆粒進行所述第一次碳化處理的步驟之后，還包括將經所述第一次碳化處理的產物與鋰源進行預鋰化處理的步驟。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：

所述第一碳源包括瀝青、酚醛樹脂、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺中的至少一種；

所述第二碳源包括入檸檬酸、葡萄糖、生物質炭、瀝青、聚乙二醇、酚醛樹脂、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺中的至少一種；

所述鋰源包括鋰單質、氧化鋰、鋰鹽中的至少一種；

所述第一次碳化處理和/或所述第二次碳化處理的溫度為500-1100℃；

所述預鋰化處理是將經所述第一次碳化處理的產物與所述鋰源于溫度400-1000℃下進行固相反應處理。

10.一種鋰離子電池，包括負極，所述負極包括集流體和結合在集流體表面的負極活性層，其特征在于：所述負極活性層中含有權利要求1-6任一項所述的硅基負極材料或由權利要求7-9任一項所述的制備方法制備的硅基負極材料。